本文關(guān)鍵詞：熱電偶高精度檢測電路與信號處理方法研究

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【摘要】：溫度是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究中最普通、最重要的參數(shù)之一,其檢測方法已得到較為完善的發(fā)展。但是隨著高分子材料、復(fù)合材料以及生物技術(shù)的快速發(fā)展和深入研究,涉及的熱分析與量熱儀器、熱物性測試儀器以及相關(guān)計量爐等儀器對溫度的檢測范圍和檢測精度提出了越來越高的要求。研究面向科學(xué)儀器的寬范圍、高精度、快速溫度檢測關(guān)鍵技術(shù),為我國科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。熱電偶成本低廉,在寬范圍工業(yè)測溫領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,論文選取N型熱電偶作為測溫傳感器,設(shè)計了總體檢測方案,其具體研究內(nèi)容如下:針對熱電偶微弱的輸出信號,設(shè)計了具有低通濾波和16倍放大的信號調(diào)理電路與基于24位的Δ-Σ型ADC的高精度信號采集電路;針對恒流源重復(fù)性和一致性差的問題,設(shè)計了基于比率法和恒流源換向的三線制鉑電阻檢測電路,實現(xiàn)對熱電偶準(zhǔn)確的冷端補償;定量分析了溫漂對系統(tǒng)信號采樣的影響,并優(yōu)化電路設(shè)計減小了溫漂對結(jié)果的影響。在數(shù)據(jù)處理方面,采用去極值濾波結(jié)合滑動平均濾波的方法,有效濾除系統(tǒng)的噪聲干擾;結(jié)合二分法和曲線擬合法設(shè)計熱電偶電動勢轉(zhuǎn)換為溫度的算法,實現(xiàn)了對測溫精度和速度的要求。針對工業(yè)熱電偶準(zhǔn)確度和一致性差的問題,設(shè)計了自動標(biāo)定系統(tǒng),提高標(biāo)定的效率。對測溫系統(tǒng)進行了電學(xué)參數(shù)和溫度的測試,并對結(jié)果進行誤差分析。實驗結(jié)果表明,采用N型熱電偶實現(xiàn)了在0~700℃范圍內(nèi)±0.7℃的準(zhǔn)確度、0.07℃的精密度和0.005℃的溫度分辨力,在溫度相關(guān)測試儀器方面具有良好的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：高精度溫度測量 熱電偶 冷端補償 信號處理
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH811
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 緒論14-20
• 1.1 論文的研究背景及意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 溫度測量方法簡介16-17
• 1.2.2 接觸式測溫方法17-18
• 1.2.3 熱電偶測溫現(xiàn)狀18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 系統(tǒng)設(shè)計及重要器件選型20-27
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計20
• 2.2 熱電偶選型20-23
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶類型比較及選擇20-21
• 2.2.2 熱電偶性能評估21-23
• 2.3 冷端補償方案設(shè)計23-25
• 2.3.1 冷端補償原理及分析23-24
• 2.3.2 鉑電阻選型24-25
• 2.4 A/D規(guī)格參數(shù)分析25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 硬件電路設(shè)計27-37
• 3.1 電源部分設(shè)計27-29
• 3.1.1 供電電源部分設(shè)計27-28
• 3.1.2 偏置電壓和基準(zhǔn)電壓部分設(shè)計28-29
• 3.2 信號調(diào)理電路設(shè)計29-32
• 3.2.1 熱電偶信號采樣部分設(shè)計29-30
• 3.2.2 熱電偶冷端補償部分設(shè)計30-32
• 3.3 溫漂對系統(tǒng)測溫的影響分析32-35
• 3.3.1 溫漂對冷端補償部分測量的影響33-34
• 3.3.2 溫漂對熱電偶信號測量的影響34-35
• 3.4 ATmega128單片機電路設(shè)計35-36
• 3.5 PCB設(shè)計36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 4 溫度測量算法及程序設(shè)計37-48
• 4.1 信號預(yù)處理37-38
• 4.2 鉑電阻電阻值轉(zhuǎn)換為溫度的算法設(shè)計38-40
• 4.2.1 插值法38-39
• 4.2.2 反函數(shù)法39-40
• 4.3 基于二分法的熱電偶電動勢轉(zhuǎn)換溫度算法設(shè)計40-46
• 4.3.1 傳統(tǒng)的電動勢轉(zhuǎn)換溫度算法40-41
• 4.3.2 算法思路及實現(xiàn)41-44
• 4.3.3 算法測試數(shù)據(jù)44-46
• 4.4 系統(tǒng)下位機程序設(shè)計46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 5 系統(tǒng)測試結(jié)果分析48-59
• 5.1 熱電偶自動標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計48-51
• 5.1.1 設(shè)計目的48
• 5.1.2 標(biāo)定系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)48-49
• 5.1.3 溫度標(biāo)定軟件設(shè)計49-51
• 5.2 電學(xué)參數(shù)測試51-53
• 5.2.1 電阻阻值測試52-53
• 5.2.2 電壓值測試53
• 5.3 溫度測試53-56
• 5.3.1 冷端鉑電阻溫度測試53-54
• 5.3.2 熱電偶溫度測試54-56
• 5.4 誤差分析56-57
• 5.4.1 冷端補償部分信號采樣誤差56
• 5.4.2 熱電偶信號采樣誤差56-57
• 5.4.3 算法轉(zhuǎn)換的誤差57
• 5.4.4 傳感器引入的誤差57
• 5.5 本章小結(jié)57-59
• 6 總結(jié)和展望59-61
• 6.1 總結(jié)59
• 6.2 存在的不足及后期展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-63
• 附錄A63-64
• 附錄B64-65
• 作者簡歷65

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘殿國;;快速鉑銠熱電偶測量端焊接方法的探討[J];工業(yè)計量;2006年S2期

2 明紅;張靜;;熱電偶的維修方法[J];計量與測試技術(shù);2008年11期

3 楊玉齋;邵光達(dá);陳劍;張少君;;熱電偶在家電產(chǎn)品能效檢測中的使用注意事項[J];家電科技;2013年10期

4 R.P.Benedict;R.J.Russo;張孫元;;接地?zé)犭娕茧娐穂J];儀表材料;1974年03期

5 劉紀(jì)生;;熱電偶的動態(tài)響應(yīng)誤差的補償[J];計量技術(shù);1981年03期

6 Я.Э.Кироон;趙可人;;帶有差動傳感器的補償熱電偶[J];國外計量;1984年01期

7 李培國,徐淑蘭;工業(yè)熱電偶參考端溫度補償線路[J];計量技術(shù);1999年09期

8 王魁漢,肖劍,叢吉寬,曲軍,陳炳南,涂強;滲碳爐用特種實體熱電偶[J];工業(yè)加熱;2000年01期

9 魏興廣;鉑銠—鉑熱電偶測量端的焊接技術(shù)[J];計量技術(shù);2000年06期

10 付國民,張曉彬;延長熱電偶保護管使用壽命研究[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳穎;田金光;趙宇;;某重型燃機用排氣總溫?zé)犭娕嫉脑O(shè)計與研究[A];2011航空試驗測試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2010年

2 張朝暉;袁建美;郝天昭;;提高熱電偶響應(yīng)速度的補償算法[A];中國儀器儀表學(xué)會第五屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

3 周楊;何鳳梅;李恩;唐璞;;多路熱電偶同時測溫的誤差分析[A];2007'中國儀器儀表與測控技術(shù)交流大會論文集（二）[C];2007年

4 楊靜;;熱電偶在高線廠加熱爐的應(yīng)用[A];2013年江蘇省計量測試學(xué)會學(xué)術(shù)會議論文集[C];2013年

5 智蘇朋;黃啟先;;金屬屏蔽熱電偶在強微波場中的測溫應(yīng)用[A];“第十四屆全國微波能應(yīng)用學(xué)術(shù)會議”暨“2009年微波創(chuàng)造美的生活高峰論壇”論文集[C];2009年

6 屈育物;張寧;趙興民;;濕度對音速熱電偶校正系數(shù)的影響[A];2008年航空試驗測試技術(shù)峰會論文集[C];2008年

7 劉希民;;一種基于熱電偶分度表的線性溫度變送裝置[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

8 王曉明;;一種通用熱電偶數(shù)字變送器的設(shè)計方法[A];冶金軋制過程自動化技術(shù)交流會論文集[C];2005年

9 唐建文;張勇;劉君華;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱電偶非線性校正[A];第三屆全國虛擬儀器大會論文集[C];2008年

10 朱擁綱;陳曉;陳萬松;;圈型熱電偶解決軸輥表面溫度的測量[A];江蘇省計量測試學(xué)術(shù)論文集(2011)[C];2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王勇;熱電偶自動檢定系統(tǒng)[D];西南交通大學(xué);2014年

2 閆鑫;熱電偶高精度檢測電路與信號處理方法研究[D];中國計量學(xué)院;2015年

3 郭立明;薄膜熱電偶切削溫度自感知刀具及其無線測試系統(tǒng)研究[D];大連交通大學(xué);2015年

4 熊倩;熱電偶用于火焰測溫及其煙黑沉積過程的模擬研究[D];華中科技大學(xué);2007年

5 唐兆廷;航天器用熱電偶測溫儀的設(shè)計[D];西安電子科技大學(xué);2011年

6 劉海軍;In_2O_3/ITO集成薄膜熱電偶的制備及性能研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 王大振;多通道熱電偶和雙色紅外測溫系統(tǒng)的研制及應(yīng)用研究[D];山東大學(xué);2012年

8 張茹開;爆炸瞬態(tài)溫度測試方法研究[D];中北大學(xué);2013年

9 李全育;連鑄結(jié)晶器銅板熱電偶安裝狀態(tài)的檢測與評價方法研究[D];大連理工大學(xué);2006年

10 宋云峰;基于單片機的恒溫控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

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本文編號：845575